JP2017058608A - Diffusion characteristic acquisition device and diffusion characteristic reproducing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device which acquires and reproduces diffusion characteristics of light on an object surface.SOLUTION: A diffusion characteristic acquisition device 1 is a device which acquires information of brightness and colors of a plurality of beams 101a1, 101a2 and 101a3 emitted from one point 101a0 on a subject 101a in different directions, as diffusion characteristics. The device comprises an objective lens 102, an aperture array 105 having a plurality of apertures 105a arranged two-dimensionally, an optical element array 106 having a plurality of optical elements 106a arranged two-dimensionally, and an imaging device 103 in this order from the side of the subject 101a. Individual optical elements 106a constituting the optical element array 106 are disposed in positions on which beams passing through individual apertures 105a constituting the aperture array 105 impinge, and the aperture array 105 is disposed in a position in which optical images 104a and 104b of the subject are generated by the objective lens 102.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、物体表面の光の拡散特性を取得及び再現する拡散特性取得装置及び拡散特性再現装置に関する。   The present invention relates to a diffusion characteristic acquisition device and a diffusion characteristic reproduction device that acquire and reproduce light diffusion characteristics on an object surface.

従来、デジタルカメラ等の撮像装置で撮像された画像データをもとにして、印刷した画像に光沢フィルムを付与して画像を形成することで、キラキラなどの質感を向上させる技術が知られていた(特許文献1参照)。しかしながら、この技術は印刷の技術であり、例えば宝石や光沢のある物体が持っているキラキラなどの質感をディスプレイで再現する方法や、そのための情報を光学的に取得する方法は従来知られていない。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for improving a texture such as glitter by forming a glossy film on a printed image based on image data captured by an imaging device such as a digital camera has been known. (See Patent Document 1). However, this technique is a printing technique, and for example, there is no known method for reproducing the texture such as glitter of a jewel or glossy object on a display, or a method for optically acquiring information for that purpose. .

特開2010−179573号公報JP 2010-179573 A

物体表面の輝度や色情報を取得及び再現する技術として、通常のカメラ及びディスプレイが知られている。これら通常のカメラ及びディスプレイの問題点について図11及び図12を参照して説明する。図11に示すカメラCは、一例として角柱及び円柱を被写体301a及び被写体301bとして撮影するものとする。このカメラCは、カメラレンズ302と撮像素子303とを備えている。カメラレンズ302は、1つの凸レンズで表したが、複数のレンズの組み合わせにより構成されていてもよい。撮像素子303は、通常の写真フィルムやCCD(Charge Coupled Device)撮像素子などの動画像を撮像可能な素子で構成されている。矢印320で示す方向に向いてカメラCで被写体を撮影すると、撮像素子303には、被写体301a,301bにそれぞれ対応した像304a,304bが結像する。このときの撮像素子303とカメラレンズ302との距離をX1とする。   As a technique for acquiring and reproducing luminance and color information of an object surface, a normal camera and a display are known. Problems with these ordinary cameras and displays will be described with reference to FIGS. As an example, the camera C illustrated in FIG. 11 captures a prism and a column as a subject 301a and a subject 301b. This camera C includes a camera lens 302 and an image sensor 303. Although the camera lens 302 is represented by one convex lens, it may be configured by a combination of a plurality of lenses. The image sensor 303 is configured by an element capable of capturing a moving image such as a normal photographic film or a CCD (Charge Coupled Device) image sensor. When the subject is photographed by the camera C in the direction indicated by the arrow 320, images 304a and 304b corresponding to the subjects 301a and 301b are formed on the image sensor 303, respectively. The distance between the image sensor 303 and the camera lens 302 at this time is X1.

ここでは、被写体301a上のある点301a0に着目し、この点301a0から例えば3本の光線301a1、301a2、301a3が発せられるものとする。これらの光線は、被写体自らが発する光線でもよいし、被写体に照射された光が反射することで生ずる光線でもよい。3本の光線301a1、301a2、301a3は、カメラレンズ302によって集光され、撮像素子303上には、被写体301a上の点301a0に対応した像304a0が生成される。ここで、点301a0から発せられる3本の光線301a1、301a2、301a3は、例えば被写体301の表面形状によって、異なる明るさや色を有する可能性がある。しかしながら、撮像素子303で像304a0を取得する際は、これらの明るさや色が合成された状態で取得される、という問題がある。   Here, attention is paid to a certain point 301a0 on the subject 301a, and for example, three light rays 301a1, 301a2, and 301a3 are emitted from this point 301a0. These light beams may be light beams emitted by the subject itself or light beams generated by reflection of light irradiated on the subject. The three light rays 301a1, 301a2, and 301a3 are collected by the camera lens 302, and an image 304a0 corresponding to the point 301a0 on the subject 301a is generated on the image sensor 303. Here, the three light beams 301 a 1, 301 a 2, and 301 a 3 emitted from the point 301 a 0 may have different brightness and color depending on the surface shape of the subject 301, for example. However, there is a problem that when the image 304a0 is acquired by the image sensor 303, the image 304a0 is acquired in a state where these brightnesses and colors are combined.

同様に、被写体301b上のある点301b0に着目し、この点301b0から例えば3本の光線301b1、301b2、301b3が発せられるものとする。3本の光線301b1、301b2、301b3は、カメラレンズ302によって集光され、撮像素子303上には、被写体301b上の点301b0に対応した像304b0が生成される。   Similarly, paying attention to a certain point 301b0 on the subject 301b, for example, three light rays 301b1, 301b2, and 301b3 are emitted from this point 301b0. The three light beams 301b1, 301b2, and 301b3 are collected by the camera lens 302, and an image 304b0 corresponding to the point 301b0 on the subject 301b is generated on the image sensor 303.

図12は、表示素子412で構成されるディスプレイDを示す図である。表示素子412は、例えば液晶パネル等で構成されている。表示素子412は、図11に示すカメラCにより撮影された像304a及び像304bに対応した画像404a及び画像404bを表示する。観視者Hが矢印421で示す方向を向いて表示素子412を観察すると、角柱の画像404a及び円柱の画像404bを観察することができる。   FIG. 12 is a diagram showing a display D composed of display elements 412. The display element 412 is composed of, for example, a liquid crystal panel. The display element 412 displays an image 404a and an image 404b corresponding to the image 304a and the image 304b taken by the camera C shown in FIG. When the human viewer H observes the display element 412 in the direction indicated by the arrow 421, the prismatic image 404a and the cylindrical image 404b can be observed.

ここで、画像404a、404bや画像を構成する点404a0、404b0は、それぞれ、図11の撮像素子303で取得される明るさや色の情報と同一であるとする。そのため、点404a0は、被写体301a上の点301a0に対応しているが、ディスプレイの点404a0からは、観察方向によらず、同一の明るさや色が観察される問題がある。同様に、点404b0は、被写体301b上の点301b0に対応しているが、ディスプレイの点404b0からは、観察方向によらず、同一の明るさや色が観察される問題がある。   Here, it is assumed that the images 404a and 404b and the points 404a0 and 404b0 constituting the image are the same as the brightness and color information acquired by the image sensor 303 of FIG. Therefore, the point 404a0 corresponds to the point 301a0 on the subject 301a, but there is a problem that the same brightness and color are observed from the point 404a0 on the display regardless of the viewing direction. Similarly, the point 404b0 corresponds to the point 301b0 on the subject 301b, but there is a problem that the same brightness and color are observed from the point 404b0 on the display regardless of the viewing direction.

前記したように、被写体の一点から発せられる光線、あるいは、被写体の一点に照射された光が反射することで生ずる光線は、例えば光線の方向によって、異なる明るさや色を有する可能性がある。以下では、このように被写体の一点からの光線の方向によって異なる明るさや色の特性のことを、被写体の拡散特性と呼ぶこととする。   As described above, the light beam emitted from one point of the subject or the light beam generated by reflecting the light irradiated to one point of the subject may have different brightness and color depending on the direction of the light beam, for example. Hereinafter, the characteristics of brightness and color that differ depending on the direction of light rays from one point of the subject will be referred to as the subject diffusion characteristics.

実物、例えば光沢のある物体は、それを観察する人が見る位置によってキラキラと光る領域は異なるが、通常、カメラレンズ302で取得された2次元画像は、どの方向から見ても光沢がある場所は変わらず、キラキラなどの質感が低下してしまう。よって、図11に示したカメラCでは、被写体の拡散特性を取得することができず、その結果、図12に示したディスプレイDで被写体の拡散特性を再現することができない。
上述したように、実物の物体において方向によって明るさや色が異なっている場合に、その物体の状態をディスプレイで再現する方法や、再現するために必要な物体の情報を光学的に取得する方法はこれまで知られていなかった。
A real object, for example, a glossy object, differs in the area that glitters depending on the position viewed by the person observing it, but the two-dimensional image acquired by the camera lens 302 is usually glossy when viewed from any direction. Will not change, and the texture such as glitter will deteriorate. Therefore, the camera C shown in FIG. 11 cannot acquire the diffusion characteristics of the subject, and as a result, the diffusion characteristics of the subject cannot be reproduced on the display D shown in FIG.
As described above, when the brightness and color of a real object differ depending on the direction, the method of reproducing the state of the object on the display and the method of optically acquiring information of the object necessary for reproduction are as follows. It was not known so far.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、物体表面の光の拡散特性を取得及び再現することができる拡散特性取得装置及び拡散特性再現装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a diffusion characteristic acquisition apparatus and a diffusion characteristic reproduction apparatus that can acquire and reproduce the light diffusion characteristics of an object surface. To do.

前記課題を解決するために、本発明に係る拡散特性取得装置は、被写体の一点から異なる方向に発せられる複数の光線の明るさや色の情報を拡散特性として取得する拡散特性取得装置であって、被写体の側から順に、対物レンズと、複数の開口が二次元状に並んだ開口アレイと、複数の光学素子が二次元状に並んだ光学素子アレイと、撮像素子と、を備え、前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子は、前記開口アレイを構成する個々の開口を通過する光が入射する位置に配置され、前記開口アレイは、前記対物レンズによって被写体の光学像が生成される位置に配置されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a diffusion characteristic acquisition apparatus according to the present invention is a diffusion characteristic acquisition apparatus that acquires, as diffusion characteristics, information on the brightness and color of a plurality of light rays emitted from one point of a subject in different directions, In order from the object side, an objective lens, an aperture array in which a plurality of apertures are two-dimensionally arranged, an optical element array in which a plurality of optical elements are two-dimensionally arranged, and an image sensor are provided, and the optical element The individual optical elements constituting the array are arranged at positions where light passing through the individual openings constituting the aperture array is incident, and the aperture array is located at a position where an optical image of a subject is generated by the objective lens. It is arranged.

かかる構成によれば、拡散特性取得装置では、対物レンズによって被写体の光学像が生成される位置に開口アレイが配置されているので、生成される光学像の内、被写体のある一点に寄与する複数の光線が開口アレイの開口の位置では交わって1つに重なるが、開口を通過すると複数の光線に分離される。そして、拡散特性取得装置では、光学素子アレイを構成する個々の光学素子が、開口アレイを構成する個々の開口を通過する光が入射する位置に配置されているので、生成される光学像の内、ある一点に寄与する複数の光線が、個々の光学素子に入射する。そして、光学素子は、この一点に寄与する複数の光線を分離した状態で出射する。そして、拡散特性取得装置では、光学素子アレイを出射した光を撮像素子で受光することで、被写体の一点から異なる方向に発せられる複数の光線の明るさや色の情報を拡散特性として取得することができる。   According to such a configuration, in the diffusion characteristic acquisition device, since the aperture array is arranged at a position where the optical image of the subject is generated by the objective lens, a plurality of the optical images that are generated contribute to a certain point of the subject. The light beams intersect and overlap each other at the position of the aperture in the aperture array, but are separated into a plurality of light beams when passing through the aperture. In the diffusion characteristic acquisition apparatus, the individual optical elements constituting the optical element array are arranged at positions where light passing through the individual openings constituting the aperture array is incident. A plurality of light rays that contribute to a certain point enter each optical element. And an optical element radiate | emits in the state which isolate | separated the several light beam which contributes to this one point. In the diffusion characteristic acquisition device, the light emitted from the optical element array is received by the imaging element, whereby the brightness and color information of a plurality of rays emitted from one point of the subject in different directions can be acquired as the diffusion characteristic. it can.

また、前記課題を解決するために、本発明に係る拡散特性再現装置は、拡散特性取得装置で被写体の拡散特性として取得した明るさや色の情報に対応した透過率や色で画像を表示する表示素子を有して前記被写体の拡散特性を再現する拡散特性再現装置であって、前記表示素子の表示面の側から順に、複数の開口が二次元状に並んだ開口アレイと、前記表示素子を通過した光の方向を制御する複数の光学素子が二次元状に並んだ拡散特性制御光学素子アレイと、前記表示素子と、前記表示素子の表示面の反対側から光を照射する光源部と、を備え、前記開口アレイを構成する個々の開口は、前記光源部から出射され前記表示素子及び前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子を通過する光が入射する位置に配置され、かつ、前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子の焦平面上に配置されていることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the diffusion characteristic reproducing apparatus according to the present invention displays an image with a transmittance and a color corresponding to brightness and color information acquired as the diffusion characteristic of the subject by the diffusion characteristic acquisition apparatus. An apparatus for reproducing diffusion characteristics of an object, which reproduces the diffusion characteristics of the subject, wherein an opening array in which a plurality of openings are arranged two-dimensionally in order from the display surface side of the display element, and the display element A diffusion characteristic control optical element array in which a plurality of optical elements that control the direction of light that has passed are arranged two-dimensionally, the display element, and a light source unit that emits light from the opposite side of the display surface of the display element, Each aperture constituting the aperture array is arranged at a position where light emitted from the light source unit and passing through each optical element constituting the display element and the diffusion characteristic control optical element array is incident, And, Characterized in that it is arranged in serial diffusion properties control optical element on the focal plane of the individual optical elements constituting the array.

かかる構成によれば、拡散特性再現装置では、拡散特性取得装置で取得した明るさや色の情報に対応した透過率や色で画像が表示素子に表現され、光源部によって表示素子の背面側から光が照射されるので、表示素子は、拡散特性取得装置で取得した被写体のある一点に寄与する複数の光線を出射する。そして、拡散特性再現装置では、表示素子から出射する複数の光線は拡散特性制御光学素子アレイに入射する。そして、拡散特性再現装置では、開口アレイを構成する個々の開口は、拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子を通過する光が入射する位置に配置されているので、開口アレイの開口の位置では複数の光線が交わって1つに重なるが、開口を通過すると複数の光線に分離される。これにより、拡散特性再現装置では、表示素子、光学素子及び開口を通過した光が、被写体表面の拡散特性を反映した方向に出射される。したがって、被写体において方向によって明るさや色が異なっていた場合に、拡散特性再現装置は、その被写体が持っている質感を向上させて表示することができる。   According to such a configuration, in the diffusion characteristic reproduction device, an image is represented on the display element with transmittance and color corresponding to the brightness and color information acquired by the diffusion characteristic acquisition device, and light is emitted from the back side of the display element by the light source unit. Therefore, the display element emits a plurality of light beams that contribute to a certain point of the subject acquired by the diffusion characteristic acquisition device. In the diffusion characteristic reproducing device, a plurality of light beams emitted from the display element enter the diffusion characteristic control optical element array. In the diffusion characteristic reproducing apparatus, the individual openings constituting the aperture array are arranged at positions where light passing through the individual optical elements constituting the diffusion characteristic control optical element array is incident. At the position, a plurality of light beams intersect and overlap each other, but when passing through the aperture, they are separated into a plurality of light beams. As a result, in the diffusion characteristic reproducing apparatus, light that has passed through the display element, the optical element, and the aperture is emitted in a direction that reflects the diffusion characteristic of the subject surface. Therefore, when the brightness or color differs depending on the direction of the subject, the diffusion characteristic reproducing apparatus can display the subject with improved texture.

本発明は、以下に示す効果を奏するものである。
被写体の一点から発せられる光線、あるいは、被写体の一点に照射された光が反射することで生ずる光線は、光線の方向によって異なる明るさや色を有する可能性があるが、本発明に係る拡散特性取得装置によれば、光線の方向によって異なる明るさや色の情報を取得することが可能となる。また、本発明に係る拡散特性再現装置によれば、拡散特性取得装置で取得された情報から、被写体において光線の方向によって異なる明るさや色の情報を再現することができる。
The present invention has the following effects.
Light rays emitted from one point of a subject or light rays produced by reflection of light applied to one point of a subject may have different brightness and color depending on the direction of the light rays. According to the apparatus, it is possible to acquire information on brightness and color that varies depending on the direction of the light beam. Further, according to the diffusion characteristic reproducing apparatus according to the present invention, it is possible to reproduce information on brightness and color that varies depending on the direction of the light beam on the subject from the information acquired by the diffusion characteristic acquisition apparatus.

本発明の第1実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a lineblock diagram showing typically the outline of the diffusion characteristic acquisition device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline of the diffusion characteristic acquisition apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline of the diffusion characteristic acquisition apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る拡散特性取得装置の動作を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically operation | movement of the diffusion characteristic acquisition apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline of the diffusion characteristic acquisition apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline of the diffusion characteristic acquisition apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline of the diffusion characteristic acquisition apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る拡散特性再現装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a lineblock diagram showing typically the outline of the diffusion characteristic reproduction device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る拡散特性再現装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline of the diffusion characteristic reproduction apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る拡散特性再現装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline of the diffusion characteristic reproduction apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 従来技術に係る物体表面の情報を取得する装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline of the apparatus which acquires the information of the object surface which concerns on a prior art. 従来技術に係る物体表面の情報を再現する装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline of the apparatus which reproduces | regenerates the information of the object surface based on a prior art.

[拡散特性取得装置]
(第1実施形態)
第1実施形態に係る拡散特性取得装置について図1を参照して説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。拡散特性取得装置1は、被写体の一点から異なる方向に発せられる複数の光線の明るさや色の情報を拡散特性として取得する装置である。この拡散特性取得装置1は、図1に示すように、被写体101a,101bの側から順に、対物レンズ102と、開口アレイ105と、光学素子アレイ106と、撮像素子103と、を備えている。
[Diffusion characteristic acquisition device]
(First embodiment)
The diffusion characteristic acquisition apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. The diffusion characteristic acquisition apparatus 1 is an apparatus that acquires information on the brightness and color of a plurality of light rays emitted from one point of a subject in different directions as diffusion characteristics. As shown in FIG. 1, the diffusion characteristic acquisition device 1 includes an objective lens 102, an aperture array 105, an optical element array 106, and an imaging element 103 in order from the subject 101 a and 101 b side.

図1では、対物レンズ102を1つの凸レンズで表したが、対物レンズ102は複数のレンズの組み合わせにより構成されていてもよい。
撮像素子103は、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子を出射する光を受光するものである。撮像素子103は、通常の写真フィルムやCCD撮像素子などの動画像を撮像可能な素子で構成されている。撮像素子103は、光学素子アレイ106に対して開口アレイ105とは反対側に配置される。
Although the objective lens 102 is represented by one convex lens in FIG. 1, the objective lens 102 may be configured by a combination of a plurality of lenses.
The image sensor 103 receives light emitted from the individual optical elements constituting the optical element array 106. The image sensor 103 is composed of an element capable of capturing a moving image, such as a normal photographic film or a CCD image sensor. The image sensor 103 is disposed on the side opposite to the aperture array 105 with respect to the optical element array 106.

光学素子アレイ106は、複数の光学素子106aを二次元状に並べて構成されている。なお、図1では、光学素子アレイ106を光学素子106aの配列面に沿った方向で示しているので、複数の光学素子106aが直線状に図示されている。
この光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aは、開口アレイ105を構成する個々の開口105aを通過する光が入射する位置に配置されている。
光学素子106aの配列は、例えば正方格子状(グリッド構造)である。なお、光学素子106aの配列は、俵積状いわゆるラインオフセット状に配列してもよい。
光学素子アレイ106の平面視の輪郭は例えば矩形である。なお、光学素子アレイ106の平面視の輪郭は、その他の多角形、円形、楕円形であってもよい。
The optical element array 106 is configured by arranging a plurality of optical elements 106a in two dimensions. In FIG. 1, since the optical element array 106 is shown in a direction along the arrangement surface of the optical elements 106a, the plurality of optical elements 106a are shown in a straight line.
The individual optical elements 106 a constituting the optical element array 106 are arranged at positions where light passing through the individual openings 105 a constituting the aperture array 105 is incident.
The arrangement of the optical elements 106a is, for example, a square lattice (grid structure). The optical elements 106a may be arranged in a so-called line offset shape.
The outline of the optical element array 106 in plan view is, for example, a rectangle. The outline of the optical element array 106 in plan view may be another polygonal shape, a circular shape, or an elliptical shape.

光学素子アレイ106は、開口アレイ105に対して対物レンズ102とは反対側に配置されている。光学素子アレイ106は、開口アレイ105から所定の距離d1だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d1は、ここでは、一例として光学素子アレイ106の焦平面に開口アレイ105を一致させたときの距離と同じであるものとする。なお、光学素子アレイ106は、撮像素子103から所定の距離d2だけ離れた位置に配置されている。   The optical element array 106 is disposed on the opposite side of the objective lens 102 with respect to the aperture array 105. The optical element array 106 is disposed at a position away from the aperture array 105 by a predetermined distance d1. Here, the predetermined distance d1 is assumed to be the same as the distance when the aperture array 105 is made to coincide with the focal plane of the optical element array 106 as an example. The optical element array 106 is disposed at a position separated from the image sensor 103 by a predetermined distance d2.

本実施形態では、一例として、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aは、凸レンズであるものとした。光学素子アレイ106では、凸レンズが密集した状態で配置されている。図1では、10個の凸レンズを図示したが、光学素子106aの個数は任意である。   In the present embodiment, as an example, each optical element 106a constituting the optical element array 106 is a convex lens. In the optical element array 106, the convex lenses are arranged in a dense state. In FIG. 1, ten convex lenses are illustrated, but the number of optical elements 106a is arbitrary.

開口アレイ105は、板状の部材に例えば円形や矩形の孔からなる開口105aを設けて構成されている。板状の部材は、被写体からの光を透過しない材料で構成されている。この板状の部材は、表面での光の反射率が0となる板であるものを用いれば好適であるが、その材料は特に限定されるものではない。この開口アレイ105は、複数の開口105aを二次元状に並べて構成されている。開口105aの配列方法は、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子の配列方法と同様である。つまり、光学素子アレイ106の光学素子106aが例えば正方格子状の配列であれば、開口アレイ105の開口105aも正方格子状の配列とする。拡散特性取得装置1では、開口アレイ105を構成する個々の開口105aの中心が、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aの主点と、対物レンズ102の主点を通る直線上に配置されていることとした。また、開口アレイ105は、対物レンズ102によって被写体に対応した像が結像する位置に配置される。このときの開口アレイ105と対物レンズ102との距離をX1とする。   The opening array 105 is configured by providing an opening 105a made of, for example, a circular or rectangular hole in a plate-like member. The plate-like member is made of a material that does not transmit light from the subject. The plate-shaped member is preferably a plate that has a light reflectance of 0 on the surface, but the material is not particularly limited. The opening array 105 is configured by arranging a plurality of openings 105a in a two-dimensional manner. The arrangement method of the openings 105a is the same as the arrangement method of the individual optical elements constituting the optical element array 106. That is, if the optical elements 106a of the optical element array 106 are, for example, a square lattice array, the openings 105a of the aperture array 105 are also a square lattice array. In the diffusion characteristic acquisition device 1, the centers of the individual apertures 105 a constituting the aperture array 105 are arranged on a straight line passing through the principal point of each optical element 106 a constituting the optical element array 106 and the principal point of the objective lens 102. It was decided that The aperture array 105 is disposed at a position where an image corresponding to the subject is formed by the objective lens 102. The distance between the aperture array 105 and the objective lens 102 at this time is X1.

次に、拡散特性取得装置1の作用について図1を参照して説明する。
拡散特性取得装置1は、一例として角柱及び円柱を、被写体101a及び被写体101bとして、矢印で示す撮影方向120から撮影するものとする。拡散特性取得装置1の開口アレイ105は、対物レンズ102によって被写体101a及び被写体101bにそれぞれ対応した像104a及び像104bが結像する位置に配置される。また、一例として、開口アレイ105は、光学素子アレイ106の焦平面に一致して配置されているものとする。
Next, the operation of the diffusion characteristic acquisition apparatus 1 will be described with reference to FIG.
As an example, the diffusion characteristic acquisition apparatus 1 captures a prism and a cylinder as a subject 101a and a subject 101b from a photographing direction 120 indicated by arrows. The aperture array 105 of the diffusion characteristic acquisition apparatus 1 is disposed at a position where the objective lens 102 forms an image 104a and an image 104b corresponding to the subject 101a and the subject 101b, respectively. As an example, it is assumed that the aperture array 105 is arranged so as to coincide with the focal plane of the optical element array 106.

また、被写体101a上のある点101a0に着目し、この点101a0から例えば3本の光線101a1、101a2、101a3が発せられるものとする。
同様に、被写体101b上のある点101b0に着目し、この点101b0から例えば3本の光線101b1、101b2、101b3が発せられるものとする。
これらの光線は、被写体自らが発する光線でもよいし、被写体に照射された光が反射することで生ずる光線でもよい。
Further, paying attention to a certain point 101a0 on the subject 101a, for example, three light beams 101a1, 101a2, and 101a3 are emitted from this point 101a0.
Similarly, paying attention to a certain point 101b0 on the subject 101b, for example, three light beams 101b1, 101b2, and 101b3 are emitted from this point 101b0.
These light beams may be light beams emitted by the subject itself or light beams generated by reflection of light irradiated on the subject.

ここで、例えば点101a0から発せられる3本の光線101a1、101a2、101a3は、被写体101aの表面形状によって、異なる明るさや色を有する可能性がある。つまり、光線の方向によって異なる明るさや色を有する可能性がある。
これらの光線101a1、101a2、101a3は、対物レンズ102の作用により像104aの点で交差するように進行し、開口アレイ105を構成する開口105aを通過して、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aに到達する。
Here, for example, the three light beams 101a1, 101a2, and 101a3 emitted from the point 101a0 may have different brightnesses and colors depending on the surface shape of the subject 101a. That is, it may have different brightness and color depending on the direction of the light beam.
These light rays 101 a 1, 101 a 2, and 101 a 3 travel so as to intersect at the point of the image 104 a by the action of the objective lens 102, pass through the openings 105 a that constitute the aperture array 105, and optical elements that constitute the optical element array 106 106a is reached.

開口アレイ105が、光学素子アレイ106の焦平面に一致して配置されている場合、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aを通過した光線101a1、101a2、101a3は、それぞれ撮像素子103上の異なる位置に、像104a1、104a2、104a3として記録される。ここで、像104a1は像104aに寄与する光線101a1が生成する像であり、像104a2は像104aに寄与する光線101a2が生成する像であり、像104a3は、像104aに寄与する光線101a3が生成する像である。   When the aperture array 105 is arranged so as to coincide with the focal plane of the optical element array 106, the light beams 101a1, 101a2, and 101a3 that have passed through the optical element 106a constituting the optical element array 106 are different from each other on the imaging element 103. The images 104a1, 104a2, and 104a3 are recorded at the positions. Here, the image 104a1 is an image generated by the light beam 101a1 contributing to the image 104a, the image 104a2 is an image generated by the light beam 101a2 contributing to the image 104a, and the image 104a3 is generated by the light beam 101a3 contributing to the image 104a. It is an image to do.

前記したように被写体101a上のある点101a0から発せられる光線、あるいは、点101a0に照射された光が反射することで生ずる光線は、光線の方向によって異なる明るさや色を有する可能性があるが、この光の拡散特性を図11に記載したカメラCでは取得することができなかった。本実施形態に係る拡散特性取得装置1によれば、この拡散特性を取得することが可能となる。なお、図1では、点101a0から発せられる3本の光線101a1、101a2、101a3について図示したが、実際には、拡散特性取得装置1は、撮像素子103を構成する画素の数に対応する本数の光線を撮像素子103で記録して取得することができる。   As described above, a light beam emitted from a certain point 101a0 on the subject 101a or a light beam generated by reflection of light applied to the point 101a0 may have different brightness and color depending on the direction of the light beam. This light diffusion characteristic could not be obtained by the camera C shown in FIG. According to the diffusion characteristic acquisition apparatus 1 according to the present embodiment, this diffusion characteristic can be acquired. In FIG. 1, the three light beams 101 a 1, 101 a 2, and 101 a 3 emitted from the point 101 a 0 are illustrated. However, in actuality, the diffusion characteristic acquisition device 1 has the number of pixels corresponding to the number of pixels constituting the image sensor 103. Light rays can be recorded and acquired by the image sensor 103.

(第2実施形態)
第2実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図2を参照して説明する。
第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bは、図1に示した拡散特性取得装置1と同じ構成要素を備えるが、開口アレイ105と光学素子アレイ106との配置が異なっている。なお、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
The diffusion characteristic acquisition device 1B according to the second embodiment includes the same components as the diffusion characteristic acquisition device 1 shown in FIG. 1, but the arrangement of the aperture array 105 and the optical element array 106 is different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the spreading | diffusion characteristic acquisition apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

本実施形態では、一例として、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aは、凸レンズであるものとした。また、拡散特性取得装置1Bでは、開口アレイ105を構成する個々の開口105aの中心が、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aの光軸上に配置されていることとした。
本実施形態に係る拡散特性取得装置1Bは、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1と同様の作用により同様に拡散特性を取得することが可能となる。
In the present embodiment, as an example, each optical element 106a constituting the optical element array 106 is a convex lens. Further, in the diffusion characteristic acquisition device 1B, the center of each opening 105a constituting the opening array 105 is arranged on the optical axis of each optical element 106a constituting the optical element array 106.
The diffusion characteristic acquisition device 1B according to the present embodiment can acquire the diffusion characteristic similarly by the same operation as the diffusion characteristic acquisition device 1 according to the first embodiment.

第1及び第2実施形態では、開口アレイ105が、光学素子アレイ106の焦平面に一致して配置されている場合について説明したが、開口アレイ105が、光学素子アレイ106の焦平面に一致していない構成としてもよい。   In the first and second embodiments, the case where the aperture array 105 is arranged to coincide with the focal plane of the optical element array 106 has been described. However, the aperture array 105 coincides with the focal plane of the optical element array 106. It is good also as a structure which is not.

(第3実施形態)
第3実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図3を参照して説明する。第3実施形態に係る拡散特性取得装置1Cは、図1に示した拡散特性取得装置1と同じ構成要素を備えると共に、さらに集光用レンズアレイ106cを備えている点が異なっている。なお、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Third embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The diffusion characteristic acquisition device 1C according to the third embodiment is different in that the diffusion characteristic acquisition device 1C includes the same components as the diffusion characteristic acquisition device 1 illustrated in FIG. 1 and further includes a condensing lens array 106c. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the spreading | diffusion characteristic acquisition apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

集光用レンズアレイ106cは、複数のレンズ106c1を二次元状に並べて構成されている。集光用レンズアレイ106cでは、凸レンズが密集した状態で配置されている。レンズ106c1の配列は、例えばラインオフセット状又は正方格子状である。
集光用レンズアレイ106cは、光学素子アレイ106と撮像素子103との間に配置されている。集光用レンズアレイ106cは、撮像素子103から所定の距離d3だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d3は、ここでは、一例として集光用レンズアレイ106cの焦平面に撮像素子103を一致させたときの距離と同じであるものとする。
The condensing lens array 106c is configured by arranging a plurality of lenses 106c1 two-dimensionally. In the condensing lens array 106c, convex lenses are arranged in a dense state. The arrangement of the lenses 106c1 is, for example, a line offset shape or a square lattice shape.
The condensing lens array 106 c is disposed between the optical element array 106 and the image sensor 103. The condensing lens array 106c is disposed at a position away from the image sensor 103 by a predetermined distance d3. Here, the predetermined distance d3 is assumed to be the same as the distance when the imaging element 103 is made to coincide with the focal plane of the condensing lens array 106c as an example.

集光用レンズアレイ106cを構成するレンズ106c1は、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aよりも小さい。集光用レンズアレイ106cは、光学素子アレイ106を構成する1個の光学素子106aに対して、複数のレンズ106c1を備えている。光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aに対応する、集光用レンズアレイ106cを構成するレンズ106c1の個数は、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aで取得しようとする所望の光線の個数と同数に設定される。   The lens 106 c 1 constituting the condensing lens array 106 c is smaller than the optical element 106 a constituting the optical element array 106. The condensing lens array 106 c includes a plurality of lenses 106 c 1 for one optical element 106 a constituting the optical element array 106. The number of lenses 106c1 constituting the condensing lens array 106c corresponding to the individual optical elements 106a constituting the optical element array 106 is obtained by the desired optical elements 106a constituting the optical element array 106. It is set to the same number as the number of rays.

図3では、一例として、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aで、3本の光線の情報を取得する場合について図示しているため、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aの1つに対して、集光用レンズアレイ106cにおいて3つのレンズ106c1を図示している。集光用レンズアレイ106cを構成する個々のレンズ106c1は、撮像素子103を構成する画素と同程度の径を有することが好ましい。このように構成することで、被写体の拡散特性をより詳細に取得することができる。   In FIG. 3, as an example, a case where information of three light beams is acquired by each optical element 106 a configuring the optical element array 106 is illustrated, and thus one of the optical elements 106 a configuring the optical element array 106 is illustrated. In contrast, three lenses 106c1 are shown in the condensing lens array 106c. It is preferable that each lens 106 c 1 constituting the condensing lens array 106 c has the same diameter as the pixels constituting the image sensor 103. With this configuration, the diffusion characteristics of the subject can be acquired in more detail.

次に、集光用レンズアレイ106cの作用について図3及び図4を参照して説明する。図3では、図1と同様に、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aを通過した光線101a1、101a2、101a3が、それぞれ撮像素子103上の異なる位置に、像104a1、104a2、104a3として記録される様子を示している。このうち例えば像104a2に注目すると、像104a2は、像104aに寄与する光線101a2が生成する像である。図3では、光線101a2を1本の線として図示していたが、図4では、この光線101a2について注目して詳細に図示している。   Next, the operation of the condensing lens array 106c will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, as in FIG. 1, the light beams 101 a 1, 101 a 2, and 101 a 3 that have passed through the optical elements 106 a constituting the optical element array 106 are recorded as images 104 a 1, 104 a 2, and 104 a 3 at different positions on the image sensor 103, respectively. It shows how it works. For example, when attention is paid to the image 104a2, the image 104a2 is an image generated by the light beam 101a2 contributing to the image 104a. In FIG. 3, the light beam 101a2 is illustrated as one line, but in FIG. 4, the light beam 101a2 is illustrated in detail with attention.

図4では、この光線101a2を図示すると共に、その一本の光線に伴った所定の広がり領域101a21を図示している。この領域101a21に対応する光の広がり(図3では1本の光線101a2)が、集光用レンズアレイ106cを構成する1つのレンズ106c1の全体の領域に入射する光に対応している。つまり、像104a2として撮像素子103上の画素によって取得される光とは、詳細には、領域101a21に対応する光のことである。本実施形態に係る拡散特性取得装置1Cは、集光用レンズアレイ106cの作用により、光学素子アレイ106を通過した光を、効率良く撮像素子103で取得することが可能となる。   In FIG. 4, the light beam 101a2 is illustrated, and a predetermined spread area 101a21 associated with the single light beam is illustrated. The spread of light corresponding to this region 101a21 (in FIG. 3, one light beam 101a2) corresponds to the light incident on the entire region of one lens 106c1 constituting the condensing lens array 106c. That is, the light acquired by the pixels on the image sensor 103 as the image 104a2 is light corresponding to the region 101a21 in detail. The diffusion characteristic acquisition device 1 </ b> C according to the present embodiment can efficiently acquire the light that has passed through the optical element array 106 with the imaging element 103 by the action of the condensing lens array 106 c.

なお、図4では、点101a0から発せられる光線の内、光線101a2について図示したが、集光用レンズアレイ106cは、他の点から発せられる、他の光線についても同様の作用を供する。   In FIG. 4, the light ray 101a2 is illustrated among the light rays emitted from the point 101a0. However, the condensing lens array 106c provides the same action for other light rays emitted from other points.

第3実施形態に係る拡散特性取得装置1Cでは、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1の配置において、光学素子アレイ106と撮像素子103との間に、集光用レンズアレイ106cを備えることとしたが、第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bの配置において、光学素子アレイ106と撮像素子103との間に、集光用レンズアレイ106cを備えることとしてもよい。   In the diffusion characteristic acquisition device 1C according to the third embodiment, a condensing lens array 106c is provided between the optical element array 106 and the imaging element 103 in the arrangement of the diffusion characteristic acquisition device 1 according to the first embodiment. However, in the arrangement of the diffusion characteristic acquisition device 1B according to the second embodiment, a condensing lens array 106c may be provided between the optical element array 106 and the imaging element 103.

(第4実施形態)
第4実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図5を参照して説明する。第4実施形態に係る拡散特性取得装置1Dは、図2に示した拡散特性取得装置1Bと同じ構成要素を同じ配置で備えると共に、さらに遮光板130を備えている点が異なっている。なお、第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bと同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Fourth embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The diffusion characteristic acquisition device 1D according to the fourth embodiment is different in that it includes the same components as the diffusion characteristic acquisition device 1B shown in FIG. 2 in the same arrangement, and further includes a light shielding plate 130. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the spreading | diffusion characteristic acquisition apparatus 1B which concerns on 2nd Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

遮光板130は、表面での光の反射率が0となる板であるものを用いれば好適であるが、材料は特に限定されるものではなく、例えば、被写体からの光を透過しない材料から製造されている。遮光板130は、図5に示すように、光学素子アレイ106と撮像素子103とを接続するように配置されている。
本実施形態に係る拡散特性取得装置1Dは、遮光板130を設けたことで、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106a間で光の漏れを防ぐことができる。
The light-shielding plate 130 is preferably a plate that has a light reflectance of 0 on the surface, but the material is not particularly limited. For example, the light-shielding plate 130 is manufactured from a material that does not transmit light from the subject. Has been. As shown in FIG. 5, the light shielding plate 130 is disposed so as to connect the optical element array 106 and the image sensor 103.
The diffusion characteristic acquisition apparatus 1 </ b> D according to the present embodiment can prevent light leakage between the individual optical elements 106 a constituting the optical element array 106 by providing the light shielding plate 130.

第4実施形態に係る拡散特性取得装置1Dは、第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bの配置において遮光板130を設けることとしたが、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1の配置において遮光板130を設けることとしてもよい。   The diffusion characteristic acquisition device 1D according to the fourth embodiment is provided with the light shielding plate 130 in the arrangement of the diffusion characteristic acquisition device 1B according to the second embodiment, but the arrangement of the diffusion characteristic acquisition device 1 according to the first embodiment. A light shielding plate 130 may be provided.

また、第3実施形態に係る拡散特性取得装置1Cの配置において、集光用レンズアレイ106cと撮像素子103とを接続するように遮光板130を設けることとしてもよい。このようにすることで、集光用レンズアレイ106cを構成する個々のレンズ106c1間で光の漏れを防ぐことができる。   Further, in the arrangement of the diffusion characteristic acquisition device 1C according to the third embodiment, the light shielding plate 130 may be provided so as to connect the condensing lens array 106c and the image sensor 103. By doing so, light leakage can be prevented between the individual lenses 106c1 constituting the condensing lens array 106c.

(第5実施形態)
第5実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図6を参照して説明する。第5実施形態に係る拡散特性取得装置1Eは、図6に示すように、対物レンズ102と、開口アレイ105と、光学素子アレイ107と、撮像素子103と、を備えている。なお、第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bと同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Fifth embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the diffusion characteristic acquisition apparatus 1 </ b> E according to the fifth embodiment includes an objective lens 102, an aperture array 105, an optical element array 107, and an imaging element 103. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the spreading | diffusion characteristic acquisition apparatus 1B which concerns on 2nd Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

拡散特性取得装置1Eでは、光学素子アレイ107を構成する個々の光学素子は屈折率分布レンズ107eであるものとした。
屈折率分布レンズ107eは、例えばレンズの光軸に直交する断面において周辺から中心に向かって2乗特性のような不均一な屈曲分布を有するように構成される。
屈折率分布レンズ107eは、入射端面から出射端面までの長さLが、入射端面に点光源が配置された場合に平行光が出射端面より出射するような長さに設定されている。
光学素子アレイ107では、屈折率分布レンズ107eが密集した状態で配置されている。屈折率分布レンズ107eの配列は、例えば正方格子状やラインオフセット状である。
In the diffusion characteristic acquisition apparatus 1E, each optical element constituting the optical element array 107 is a refractive index distribution lens 107e.
The refractive index distribution lens 107e is configured to have a nonuniform bending distribution such as a square characteristic from the periphery to the center in a cross section orthogonal to the optical axis of the lens, for example.
The refractive index distribution lens 107e is set such that the length L from the incident end face to the exit end face is such that parallel light is emitted from the exit end face when a point light source is disposed on the entrance end face.
In the optical element array 107, the gradient index lenses 107e are arranged in a dense state. The arrangement of the gradient index lenses 107e is, for example, a square lattice shape or a line offset shape.

開口アレイ105は、対物レンズ102によって被写体に対応した像が結像する位置に配置され、また、光学素子アレイ107の入射端面に配置されている。開口アレイ105には、屈折率分布レンズ107eの光軸に一致するように開口105aが配置されている。つまり、開口アレイ105を構成する個々の開口105aの中心が、光学素子アレイ107を構成する個々の屈折率分布レンズ107eの光軸上に配置されている。   The aperture array 105 is disposed at a position where an image corresponding to the subject is formed by the objective lens 102, and is disposed on the incident end face of the optical element array 107. An aperture 105a is arranged in the aperture array 105 so as to coincide with the optical axis of the gradient index lens 107e. That is, the centers of the individual openings 105 a constituting the aperture array 105 are arranged on the optical axes of the individual refractive index distribution lenses 107 e constituting the optical element array 107.

撮像素子103は、光学素子アレイ107に対して開口アレイ105とは反対側に配置され、また、光学素子アレイ107の出射端面に配置されている。
なお、図6では、拡散特性取得装置1Eの開口アレイ105と光学素子アレイ107と撮像素子103とを接合した部材を分かり易く示すために、1つの屈折率分布レンズ107eと、対応する開口アレイ105の単位要素105eと、対応する撮像素子103の単位要素103eとを分解して図示した。
The image sensor 103 is disposed on the opposite side of the aperture array 105 with respect to the optical element array 107, and is disposed on the emission end face of the optical element array 107.
In FIG. 6, in order to easily show the members obtained by joining the aperture array 105, the optical element array 107, and the image sensor 103 of the diffusion characteristic acquisition device 1 </ b> E, one refractive index distribution lens 107 e and the corresponding aperture array 105 are shown. The unit element 105e and the corresponding unit element 103e of the image sensor 103 are shown in an exploded manner.

本実施形態に係る拡散特性取得装置1Eでは、例えば被写体101a上のある点101a0から発せられる光線101a1、101a2、101a3は、対物レンズ102の作用により像104aの点で交差するように進行し、開口アレイ105を構成する開口105a、及び光学素子アレイ107を構成する屈折率分布レンズ107eを通過する。屈折率分布レンズ107eを通過した光線101a1、101a2、101a3は、それぞれ撮像素子103上の異なる位置に、像104a1、104a2、104a3として記録される。このように、拡散特性取得装置1Eは、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1と同様の作用により同様に拡散特性を取得することが可能となる。   In the diffusion characteristic acquisition device 1E according to the present embodiment, for example, the light beams 101a1, 101a2, and 101a3 emitted from a certain point 101a0 on the subject 101a travel so as to intersect at the point of the image 104a by the action of the objective lens 102, and the aperture The light passes through the aperture 105a constituting the array 105 and the refractive index distribution lens 107e constituting the optical element array 107. Light rays 101a1, 101a2, and 101a3 that have passed through the gradient index lens 107e are recorded as images 104a1, 104a2, and 104a3 at different positions on the image sensor 103, respectively. As described above, the diffusion characteristic acquisition apparatus 1E can acquire the diffusion characteristic in the same manner by the same operation as the diffusion characteristic acquisition apparatus 1 according to the first embodiment.

(第6実施形態)
第6実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図7を参照して説明する。第6実施形態に係る拡散特性取得装置1Fは、図6に示した拡散特性取得装置1Eと同じ構成要素を備えると共に、さらに集光用レンズアレイ107cを備えている点が異なっている。なお、第5実施形態に係る拡散特性取得装置1Eと同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Sixth embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition apparatus according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. The diffusion characteristic acquisition device 1F according to the sixth embodiment is different in that the diffusion characteristic acquisition device 1F includes the same components as the diffusion characteristic acquisition device 1E illustrated in FIG. 6 and further includes a condensing lens array 107c. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the spreading | diffusion characteristic acquisition apparatus 1E which concerns on 5th Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

集光用レンズアレイ107cは、複数のレンズ107c1を二次元状に並べて構成されている。集光用レンズアレイ107cでは、凸レンズが密集した状態で配置されている。レンズ107c1の配列は、例えばラインオフセット状又は正方格子状である。
集光用レンズアレイ107cは、光学素子アレイ107と撮像素子103との間に配置されている。より詳細には、集光用レンズアレイ107cは、光学素子アレイ107に近接して配置され、また、撮像素子103から所定の距離d4だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d4は、ここでは、一例として集光用レンズアレイ107cの焦平面に撮像素子103を一致させたときの距離と同じであるものとする。
The condensing lens array 107c is configured by arranging a plurality of lenses 107c1 two-dimensionally. In the condensing lens array 107c, convex lenses are arranged in a dense state. The arrangement of the lenses 107c1 is, for example, a line offset shape or a square lattice shape.
The condensing lens array 107 c is disposed between the optical element array 107 and the image sensor 103. More specifically, the condensing lens array 107c is disposed in the vicinity of the optical element array 107, and is disposed at a position separated from the image sensor 103 by a predetermined distance d4. Here, the predetermined distance d4 is assumed to be the same as the distance when the imaging element 103 is made to coincide with the focal plane of the condensing lens array 107c as an example.

光学素子アレイ107を構成する個々の屈折率分布レンズ107eに対応する、集光用レンズアレイ107cを構成するレンズ107c1の個数は、屈折率分布レンズ107eで取得しようとする所望の光線の個数と同数に設定される。集光用レンズアレイ107cを構成する個々のレンズ107c1は、撮像素子103を構成する画素と同程度の径を有することが好ましい。   The number of lenses 107c1 constituting the condensing lens array 107c corresponding to each refractive index distribution lens 107e constituting the optical element array 107 is the same as the number of desired light beams to be obtained by the refractive index distribution lens 107e. Set to The individual lenses 107c1 constituting the condensing lens array 107c preferably have the same diameter as the pixels constituting the image sensor 103.

本実施形態に係る拡散特性取得装置1Fでは、集光用レンズアレイ107cが、図4に記載した集光用レンズアレイ106cと同様に作用する。したがって、拡散特性取得装置1Fは、集光用レンズアレイ107cの作用により、光学素子アレイ107を通過した光を、効率良く撮像素子103で取得することが可能となる。   In the diffusion characteristic acquisition device 1F according to the present embodiment, the condensing lens array 107c operates in the same manner as the condensing lens array 106c described in FIG. Therefore, the diffusion characteristic acquisition device 1F can efficiently acquire the light that has passed through the optical element array 107 by the imaging element 103 by the action of the condensing lens array 107c.

[拡散特性再現装置]
(第1実施形態)
第1実施形態に係る拡散特性再現装置の構成について図8を参照して説明する。
第1実施形態に係る拡散特性再現装置2は、拡散特性取得装置1(又は1B〜1F)で被写体の拡散特性として取得した明るさや色の情報を用いて被写体の拡散特性を再現する装置である。この拡散特性再現装置2は、図8に示すように、表示素子112の表示面の側から順に、開口アレイ110と、拡散特性制御光学素子アレイ111と、表示素子112と、光源部20と、を備えている。
[Diffusion characteristic reproduction device]
(First embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic reproducing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
The diffusion characteristic reproduction apparatus 2 according to the first embodiment is an apparatus that reproduces the diffusion characteristic of a subject using information on brightness and color acquired as the diffusion characteristic of the subject by the diffusion characteristic acquisition device 1 (or 1B to 1F). . As shown in FIG. 8, the diffusion characteristic reproducing device 2 includes, in order from the display surface side of the display element 112, an aperture array 110, a diffusion characteristic control optical element array 111, a display element 112, a light source unit 20, It has.

表示素子112は、平面上の個々の位置で異なる透過率や色を表現することができる素子である。表示素子112は、例えば液晶パネル等で構成されている。表示素子112には、拡散特性取得装置1で取得した被写体の明るさや色の情報に対応した透過率や色で、当該被写体の画像が表現される。   The display element 112 is an element that can express different transmittances and colors at individual positions on a plane. The display element 112 is composed of, for example, a liquid crystal panel. On the display element 112, an image of the subject is represented by a transmittance and a color corresponding to information on the brightness and color of the subject acquired by the diffusion characteristic acquisition device 1.

光源部20は、表示素子112の表示面の反対側(背面)から光を照射するバックライトある。この光源部20は、面状の光源であり、ここでは、一例として平行光を照射するために、光源方向制御光学素子アレイ113と、点光源アレイ114と、を備えている。   The light source unit 20 is a backlight that emits light from the opposite side (back side) of the display surface of the display element 112. The light source unit 20 is a planar light source, and includes a light source direction control optical element array 113 and a point light source array 114 in order to irradiate parallel light as an example.

光源方向制御光学素子アレイ113は、光の方向を制御する複数の光学素子113aを二次元状に並べて構成されている。本実施形態では、一例として、光源方向制御光学素子アレイ113を構成する個々の光学素子113aは、凸レンズであるものとした。図8では、10個の凸レンズを図示したが、光学素子113aの個数は任意である。   The light source direction control optical element array 113 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of optical elements 113a for controlling the direction of light. In the present embodiment, as an example, each optical element 113a constituting the light source direction control optical element array 113 is a convex lens. Although ten convex lenses are illustrated in FIG. 8, the number of optical elements 113a is arbitrary.

光源方向制御光学素子アレイ113を構成する光学素子113aの配列方法は、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aの配列方法と同様である。つまり、拡散特性制御光学素子アレイ111の光学素子111aが例えば正方格子状の配列であれば、光源方向制御光学素子アレイ113の光学素子113aも正方格子状の配列とする。   The arrangement method of the optical elements 113a constituting the light source direction control optical element array 113 is the same as the arrangement method of the individual optical elements 111a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111. That is, if the optical elements 111a of the diffusion characteristic control optical element array 111 are, for example, a square lattice array, the optical elements 113a of the light source direction control optical element array 113 are also a square lattice array.

なお、図示したように、光源方向制御光学素子アレイ113の光学素子113aのサイズと、拡散特性制御光学素子アレイ111の光学素子111aのサイズを等しくする場合、光源方向制御光学素子アレイ113の光学素子113aは所定間隔をあけて配置させる。一方、光源方向制御光学素子アレイ113の光学素子113aを密集させて配置する場合には、その光学素子113aのサイズを、光学素子111aのサイズよりも大きくする。   As shown in the figure, when the size of the optical element 113a of the light source direction control optical element array 113 is equal to the size of the optical element 111a of the diffusion characteristic control optical element array 111, the optical elements of the light source direction control optical element array 113 are used. 113a is arranged at a predetermined interval. On the other hand, when the optical elements 113a of the light source direction control optical element array 113 are arranged densely, the size of the optical elements 113a is made larger than the size of the optical element 111a.

点光源アレイ114は、光源方向制御光学素子アレイ113に対して表示素子112とは反対側に配置されている。点光源アレイ114は、点光源114aを二次元状に並べて構成されている。点光源114aとしては、例えば、LED(Light Emitting Diode)や各種ランプを挙げることができる。点光源アレイ114は、光源方向制御光学素子アレイ113から所定の距離d5だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d5は、ここでは、一例として光源方向制御光学素子アレイ113を構成する個々の光学素子113aの焦平面に個々の点光源114aを一致させたときの距離と同じであるものとする。図8では、所定間隔を空けて10個の点光源を図示したが、点光源114aの個数は任意である。   The point light source array 114 is disposed on the side opposite to the display element 112 with respect to the light source direction control optical element array 113. The point light source array 114 is configured by arranging the point light sources 114a in two dimensions. Examples of the point light source 114a include an LED (Light Emitting Diode) and various lamps. The point light source array 114 is arranged at a position away from the light source direction control optical element array 113 by a predetermined distance d5. Here, for example, the predetermined distance d5 is assumed to be the same as the distance when the individual point light sources 114a are aligned with the focal plane of the individual optical elements 113a constituting the light source direction control optical element array 113. In FIG. 8, ten point light sources are illustrated at predetermined intervals, but the number of point light sources 114a is arbitrary.

拡散特性制御光学素子アレイ111は、表示素子112に対して光源部20とは反対側に配置されている。
拡散特性制御光学素子アレイ111は、表示素子112を通過した光の方向を制御する複数の光学素子111aを二次元状に並べて構成されている。
本実施形態では、一例として、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aは、凸レンズであるものとした。拡散特性制御光学素子アレイ111では、光学素子111aが密集した状態で配置されている。
光学素子111aの配列は、例えば正方格子状(グリッド構造)である。なお、光学素子111aの配列は、俵積状いわゆるラインオフセット状に配列してもよい。
拡散特性制御光学素子アレイ111の平面視の輪郭は例えば矩形である。なお、拡散特性制御光学素子アレイ111の平面視の輪郭は、その他の多角形、円形、楕円形であってもよい。
The diffusion characteristic control optical element array 111 is disposed on the side opposite to the light source unit 20 with respect to the display element 112.
The diffusion characteristic control optical element array 111 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of optical elements 111 a that control the direction of light that has passed through the display element 112.
In the present embodiment, as an example, each optical element 111a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111 is a convex lens. In the diffusion characteristic control optical element array 111, the optical elements 111a are arranged in a dense state.
The arrangement of the optical elements 111a is, for example, a square lattice (grid structure). The optical elements 111a may be arranged in a so-called line offset pattern.
The outline of the diffusion characteristic control optical element array 111 in plan view is, for example, a rectangle. The outline of the diffusion characteristic control optical element array 111 in plan view may be other polygonal, circular, or elliptical shapes.

開口アレイ110は、板状の部材に例えば円形や矩形の孔からなる開口110aを設けて構成されている。この開口アレイ110は、複数の開口110aを二次元状に並べて構成されている。開口110aの配列方法は、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aの配列方法と同様である。つまり、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aが例えば正方格子状の配列であれば、開口アレイ110の開口110aも正方格子状の配列とする。   The opening array 110 is configured by providing an opening 110a made of, for example, a circular or rectangular hole in a plate-like member. The opening array 110 is configured by arranging a plurality of openings 110a in two dimensions. The arrangement method of the openings 110 a is the same as the arrangement method of the individual optical elements 111 a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111. That is, if the individual optical elements 111a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111 are arranged in a square lattice, for example, the openings 110a of the opening array 110 are also arranged in a square lattice.

開口アレイ110は、拡散特性制御光学素子アレイ111に対して表示素子112とは反対側に配置されている。この開口アレイ110は、拡散特性制御光学素子アレイ111から所定の距離d6だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d6は、ここでは、一例として拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aの焦平面に、開口アレイ110を構成する個々の開口110aを一致させたときの距離と同じであるものとする。
また、開口アレイ110を構成する個々の開口110aは、光源部20から出射され表示素子112及び拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aを通過する光が入射する位置に配置されている。
The aperture array 110 is disposed on the side opposite to the display element 112 with respect to the diffusion characteristic control optical element array 111. The aperture array 110 is disposed at a position separated from the diffusion characteristic control optical element array 111 by a predetermined distance d6. Here, for example, the predetermined distance d6 is the same as the distance when the individual apertures 110a constituting the aperture array 110 are aligned with the focal plane of the individual optical elements 111a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111. Suppose that
The individual openings 110a constituting the opening array 110 are arranged at positions where light emitted from the light source unit 20 and passing through the individual optical elements 111a constituting the display element 112 and the diffusion characteristic control optical element array 111 is incident. ing.

また、拡散特性再現装置2では、図8に示すように、点光源アレイ114を構成する任意の点光源114aと、対応する光源方向制御光学素子アレイ113を構成する光学素子113aの主点と、対応する拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する光学素子111aの主点と、対応する開口アレイ110を構成する開口110aの中心と、が一直線上に配置されている。
拡散特性再現装置2は、このように構成されているので、点光源アレイ114を構成する個々の点光源114aを発した光は、光源方向制御光学素子アレイ113を構成する個々の光学素子113aを通過後、ほぼ平行な光線に変換される。そして、この平行な光線(バックライトの光)が表示素子112に照射される。
Further, in the diffusion characteristic reproducing apparatus 2, as shown in FIG. 8, an arbitrary point light source 114a constituting the point light source array 114, a main point of the optical element 113a constituting the corresponding light source direction control optical element array 113, and The principal point of the optical element 111a constituting the corresponding diffusion characteristic control optical element array 111 and the center of the opening 110a constituting the corresponding opening array 110 are arranged on a straight line.
Since the diffusion characteristic reproducing apparatus 2 is configured as described above, the light emitted from the individual point light sources 114a constituting the point light source array 114 is transmitted to the individual optical elements 113a constituting the light source direction control optical element array 113. After passing, it is converted into a nearly parallel beam. The parallel light beam (backlight light) is applied to the display element 112.

表示素子112上には、例えば画像109a1、109a2、109a3が表示される。これらの画像109a1、109a2、109a3は、図1に示す拡散特性取得装置1の撮像素子103に記録された像104a1、104a2、104a3の明るさや色の情報に対応した透過率や色で表現される。なお、像104a1、104a2、104a3は、前記したように、被写体101aの点101a0から発せられて像104aに寄与する3本の光線101a1、101a2、101a3が撮像素子103上の異なる位置に生成する像である。   For example, images 109a1, 109a2, and 109a3 are displayed on the display element 112. These images 109a1, 109a2, and 109a3 are expressed by transmittance and color corresponding to brightness and color information of the images 104a1, 104a2, and 104a3 recorded on the image sensor 103 of the diffusion characteristic acquisition device 1 shown in FIG. . Note that the images 104 a 1, 104 a 2, and 104 a 3 are images generated by the three light beams 101 a 1, 101 a 2, and 101 a 3 that are emitted from the point 101 a 0 of the subject 101 a and contribute to the image 104 a at different positions on the image sensor 103 as described above. It is.

同様に、表示素子112上には、例えば画像109b1、109b2、109b3が表示される。これらの画像109b1、109b2、109b3は、図1に示す拡散特性取得装置1の撮像素子103に記録された像104b1、104b2、104b3の明るさや色の情報に対応した透過率や色で表現される。なお、像104b1、104b2、104b3は、図1に示したように、被写体101bの点101b0から発せられて像104bに寄与する3本の光線101b1、101b2、101b3が撮像素子103上の異なる位置に生成する像である。   Similarly, for example, images 109b1, 109b2, and 109b3 are displayed on the display element 112. These images 109b1, 109b2, and 109b3 are expressed by transmittance and color corresponding to the brightness and color information of the images 104b1, 104b2, and 104b3 recorded on the image sensor 103 of the diffusion characteristic acquisition device 1 shown in FIG. . As shown in FIG. 1, the images 104b1, 104b2, and 104b3 have three light beams 101b1, 101b2, and 101b3 that are emitted from the point 101b0 of the subject 101b and contribute to the image 104b at different positions on the image sensor 103. It is an image to be generated.

前記した表示素子112に照射される平行な光線(バックライトの光)は、これら画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応した透過率や明るさの変調を受けた後、拡散特性制御光学素子アレイ111に入射する。そして、拡散特性制御光学素子アレイ111を通過した光線は、それぞれの画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応する方向に進行し、開口アレイ110を通過する。   The parallel light rays (backlight light) applied to the display element 112 are subjected to transmittance and brightness modulation corresponding to the images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3, and then diffused. The light enters the control optical element array 111. Then, the light beam that has passed through the diffusion characteristic control optical element array 111 travels in a direction corresponding to each of the images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3, and passes through the aperture array 110.

開口アレイ110を通過する光を、観視者Hが矢印121で示す方向から観察すると、観察位置に応じて異なる拡散特性を見ることができる。例えば、図8の点109aでは、図1に示す像104aに対応する情報が再現されている。このとき、観察位置によって、画像109a1、109a2、109a3の何れかの情報を見ることになる。これは、図1と対応付けると、被写体101a上の点101a0の拡散特性が再現されていることになる。
同様に、図8の点109bでは、図1に示す像104bに対応する情報が再現されている。このとき、観察位置によって、画像109b1、109b2、109b3の何れかの情報を見ることになる。これは、図1と対応付けると、被写体101b上の点101b0の拡散特性が再現されていることになる。
したがって、本実施形態に係る拡散特性再現装置2によれば、拡散特性取得装置1で取得された情報から、被写体において光線の方向によって異なる明るさや色の情報を再現することが可能となる。
When the viewer H observes the light passing through the aperture array 110 from the direction indicated by the arrow 121, different diffusion characteristics can be seen depending on the observation position. For example, information corresponding to the image 104a shown in FIG. 1 is reproduced at a point 109a in FIG. At this time, information on any one of the images 109a1, 109a2, and 109a3 is seen depending on the observation position. When this is associated with FIG. 1, the diffusion characteristic of the point 101a0 on the subject 101a is reproduced.
Similarly, information corresponding to the image 104b shown in FIG. 1 is reproduced at a point 109b in FIG. At this time, information on any one of the images 109b1, 109b2, and 109b3 is seen depending on the observation position. When this is associated with FIG. 1, the diffusion characteristic of the point 101b0 on the subject 101b is reproduced.
Therefore, according to the diffusion characteristic reproducing apparatus 2 according to the present embodiment, it is possible to reproduce information on brightness and color that varies depending on the direction of light rays on the subject from the information acquired by the diffusion characteristic acquiring apparatus 1.

(第2実施形態)
第2実施形態に係る拡散特性再現装置の構成について図9を参照して説明する。第2実施形態に係る拡散特性再現装置2Bは、図9に示すように、表示素子112の表示面の側から順に、開口アレイ110と、拡散特性制御光学素子アレイ111と、表示素子112と、光源部20Bと、を備えている。なお、第1実施形態に係る拡散特性再現装置2と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic reproducing apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the diffusion characteristic reproducing device 2B according to the second embodiment includes, in order from the display surface side of the display element 112, an aperture array 110, a diffusion characteristic control optical element array 111, a display element 112, And a light source unit 20B. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the diffusion characteristic reproduction apparatus 2 which concerns on 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

開口アレイ110は、第1実施形態と同様に、拡散特性制御光学素子アレイ111から所定の距離d6だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d6は、ここでは、一例として拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aの焦平面に、開口アレイ110を構成する個々の開口110aを一致させたときの距離と同じであるものとする。   Similar to the first embodiment, the aperture array 110 is disposed at a position away from the diffusion characteristic control optical element array 111 by a predetermined distance d6. Here, for example, the predetermined distance d6 is the same as the distance when the individual apertures 110a constituting the aperture array 110 are aligned with the focal plane of the individual optical elements 111a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111. Suppose that

光源部20Bは、拡散光を照射するために、拡散光源115で構成されている。
拡散光源115としては、例えば一般的な液晶パネルのバックライトを用いることができる。バックライトは、バックライト用光源、導光板や拡散板、光拡散フィルム等を備えており、バックライト用光源は例えばLEDやCCFL(冷陰極管)等が用いられている
The light source unit 20B includes a diffused light source 115 to irradiate diffused light.
As the diffused light source 115, for example, a backlight of a general liquid crystal panel can be used. The backlight includes a backlight light source, a light guide plate, a diffusion plate, a light diffusion film, and the like. For example, an LED or a CCFL (cold cathode tube) is used as the backlight light source.

拡散特性再現装置2Bでは、図9に示すように、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する光学素子111aの主点と、対応する開口アレイ110を構成する開口110aの中心とが一直線上に配置されている。   In the diffusion characteristic reproducing device 2B, as shown in FIG. 9, the principal points of the optical elements 111a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111 and the centers of the openings 110a constituting the corresponding opening array 110 are arranged in a straight line. Has been.

拡散特性再現装置2Bでは、拡散光源115を発した光(バックライトの光)は、表示素子112に照射され、表示素子112上に表示された画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応した透過率や明るさの変調を受け、様々な方向に光線が進行する。ただし、拡散特性再現装置2Bでは、開口アレイ110が拡散特性制御光学素子アレイ111の焦平面に配置されており、かつ、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する光学素子111aの主点と、対応する開口アレイ110を構成する開口110aの中心とが一直線上に配置されており、それらの構成は、第1実施形態に係る拡散特性再現装置2と同じである。そのため、表示素子112から様々な方向に進行する光線のうち、図9に示した平行光の光軸方向に進行する光線は、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する凸レンズ(光学素子111a)で集光される。そして、この凸レンズ(光学素子111a)を通過した光は、開口アレイ110から、第1実施形態に係る拡散特性再現装置2の場合と同様の方向に出射する。   In the diffusion characteristic reproducing apparatus 2B, the light emitted from the diffusion light source 115 (backlight light) is applied to the display element 112 and is applied to the images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3 displayed on the display element 112. The light beam travels in various directions under the corresponding transmittance and brightness modulation. However, in the diffusion characteristic reproduction apparatus 2B, the aperture array 110 is disposed on the focal plane of the diffusion characteristic control optical element array 111, and the correspondence with the main points of the optical elements 111a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111 The centers of the apertures 110a constituting the aperture array 110 are arranged in a straight line, and their configurations are the same as those of the diffusion characteristic reproducing device 2 according to the first embodiment. Therefore, among the light beams traveling in various directions from the display element 112, the light beam traveling in the optical axis direction of the parallel light shown in FIG. 9 is caused by the convex lens (optical element 111 a) constituting the diffusion characteristic control optical element array 111. Focused. And the light which passed this convex lens (optical element 111a) is radiate | emitted from the opening array 110 in the direction similar to the case of the diffusion characteristic reproduction apparatus 2 which concerns on 1st Embodiment.

すなわち、表示素子112から様々な方向に進行する光線は、拡散特性制御光学素子アレイ111に入射する。そして、拡散特性制御光学素子アレイ111を通過した光線は、それぞれの画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応する方向に進行し、開口アレイ110を通過する。そのため、拡散特性再現装置2Bによれば、第1実施形態と同様に、開口アレイ110を通過する光を、観視者Hが矢印121で示す方向から観察すると、観察位置に応じて異なる拡散特性を見ることができる。   That is, light rays traveling in various directions from the display element 112 enter the diffusion characteristic control optical element array 111. Then, the light beam that has passed through the diffusion characteristic control optical element array 111 travels in a direction corresponding to each of the images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3, and passes through the aperture array 110. Therefore, according to the diffusion characteristic reproduction apparatus 2B, when the viewer H observes the light passing through the aperture array 110 from the direction indicated by the arrow 121, the diffusion characteristic varies depending on the observation position, as in the first embodiment. Can see.

(第3実施形態)
第3実施形態に係る拡散特性再現装置の構成について図10を参照して説明する。第3実施形態に係る拡散特性再現装置2Cは、図10に示すように、表示素子112の表示面の側から順に、開口アレイ110と、拡散特性制御光学素子アレイ117と、表示素子112と、光源部20Cと、を備えている。なお、第2実施形態に係る拡散特性再現装置2Bと同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Third embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic reproducing apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, the diffusion characteristic reproducing device 2C according to the third embodiment includes, in order from the display surface side of the display element 112, an aperture array 110, a diffusion characteristic control optical element array 117, a display element 112, And a light source unit 20C. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the diffusion characteristic reproduction apparatus 2B which concerns on 2nd Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

拡散特性再現装置2Cでは、拡散特性制御光学素子アレイ117を構成する個々の光学素子は屈折率分布レンズ117eであるものとした。
屈折率分布レンズ117eは、例えばレンズの光軸に直交する断面において周辺から中心に向かって2乗特性のような不均一な屈曲分布を有するように構成される。
屈折率分布レンズ117eは、入射端面から出射端面までの長さが、入射端面に点光源が配置された場合に平行光が出射端面より出射するような長さに設定されている。
拡散特性制御光学素子アレイ117では、屈折率分布レンズ117eが密集した状態で配置されている。屈折率分布レンズ117eの配列は、例えば正方格子状やラインオフセット状である。
In the diffusion characteristic reproduction device 2C, each optical element constituting the diffusion characteristic control optical element array 117 is a refractive index distribution lens 117e.
The refractive index distribution lens 117e is configured to have a nonuniform bending distribution such as a square characteristic from the periphery toward the center in a cross section orthogonal to the optical axis of the lens, for example.
The refractive index distribution lens 117e is set so that the length from the incident end face to the outgoing end face is such that parallel light is emitted from the outgoing end face when a point light source is disposed on the incident end face.
In the diffusion characteristic control optical element array 117, the refractive index distribution lenses 117e are arranged in a dense state. The arrangement of the gradient index lenses 117e is, for example, a square lattice shape or a line offset shape.

開口アレイ110は、拡散特性制御光学素子アレイ117の出射端面に配置されている。開口アレイ110には、屈折率分布レンズ117eの光軸に一致するように開口110aが配置されている。つまり、開口アレイ110を構成する個々の開口110aの中心が、拡散特性制御光学素子アレイ117を構成する個々の屈折率分布レンズ117eの光軸上に配置されている。   The aperture array 110 is disposed on the emission end face of the diffusion characteristic control optical element array 117. In the aperture array 110, apertures 110a are arranged so as to coincide with the optical axis of the gradient index lens 117e. That is, the centers of the individual openings 110a constituting the aperture array 110 are arranged on the optical axes of the individual refractive index distribution lenses 117e constituting the diffusion characteristic control optical element array 117.

表示素子112は、拡散特性制御光学素子アレイ117の入射端面に配置されている。
光源部20Cは、ここでは、一例として拡散光源115であるものとする。なお、光源部20Cは、平行光を出射する光源であってもよい。
なお、図10では、拡散特性再現装置2Cの開口アレイ110と拡散特性制御光学素子アレイ117と表示素子1112とを接合した部材を分かり易く示すために、1つの屈折率分布レンズ117eと、対応する開口アレイ110の単位要素110eと、対応する表示素子112の単位要素112eとを分解して図示した。
The display element 112 is disposed on the incident end face of the diffusion characteristic control optical element array 117.
Here, the light source unit 20C is assumed to be the diffused light source 115 as an example. The light source unit 20C may be a light source that emits parallel light.
In FIG. 10, in order to easily show a member in which the aperture array 110, the diffusion characteristic control optical element array 117, and the display element 1112 of the diffusion characteristic reproduction device 2 </ b> C are joined, one refractive index distribution lens 117 e is associated. The unit element 110e of the aperture array 110 and the corresponding unit element 112e of the display element 112 are shown in an exploded manner.

拡散特性再現装置2Cは、このように構成されているので、光源部20Cを発した光は表示素子112に照射されると、表示素子112に表示された各画像に対応した透過率や明るさの変調を受けて様々な方向に進行する光線は、拡散特性制御光学素子アレイ117に入射する。そして、拡散特性制御光学素子アレイ117を通過した光線は、それぞれの画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応する方向に進行し、開口アレイ110を通過する。そのため、拡散特性再現装置2Cによれば、第2実施形態と同様に、開口アレイ110を通過する光を、観視者Hが矢印121で示す方向から観察すると、観察位置に応じて異なる拡散特性を見ることができる。   Since the diffusion characteristic reproducing device 2C is configured as described above, when the light emitted from the light source unit 20C is irradiated onto the display element 112, the transmittance and brightness corresponding to each image displayed on the display element 112. The light beam traveling in various directions under the modulation of the light enters the diffusion characteristic control optical element array 117. Then, the light beam that has passed through the diffusion characteristic control optical element array 117 travels in a direction corresponding to each of the images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3, and passes through the aperture array 110. Therefore, according to the diffusion characteristic reproducing device 2C, as in the second embodiment, when the viewer H observes the light passing through the aperture array 110 from the direction indicated by the arrow 121, the diffusion characteristic varies depending on the observation position. Can see.

1,1B,1C,1D,1E,1F 拡散特性取得装置
2,2B,2C 拡散特性再現装置
20,20B,20C 光源
102 対物レンズ
103 撮像素子
105 開口アレイ
105a 開口
106 光学素子アレイ
106a 光学素子
106c 集光用レンズアレイ
106c1 レンズ
107 光学素子アレイ
107e 屈折率分布レンズ
107c 集光用レンズアレイ
107c1 レンズ
110 開口アレイ
111 拡散特性制御光学素子アレイ
111a 光学素子
112 表示素子
113 光源方向制御光学素子アレイ
113a 光学素子
114 点光源アレイ
114a 点光源
115 拡散光源
117 拡散特性制御光学素子アレイ
117e 屈折率分布レンズ
130 遮光板
1, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F Diffusion characteristic acquisition device 2, 2B, 2C Diffusion characteristic reproduction device 20, 20B, 20C Light source 102 Objective lens 103 Imaging element 105 Aperture array 105a Aperture 106 Optical element array 106a Optical element 106c Collection Lens array for light 106c1 Lens 107 Optical element array 107e Gradient index lens 107c Condensing lens array 107c1 Lens 110 Aperture array 111 Diffusion characteristic control optical element array 111a Optical element 112 Display element 113 Light source direction control optical element array 113a Optical element 114 Point light source array 114a Point light source 115 Diffusion light source 117 Diffusion characteristic control optical element array 117e Refractive index distribution lens 130 Light shielding plate

Claims (10)

被写体の一点から異なる方向に発せられる複数の光線の明るさや色の情報を拡散特性として取得する拡散特性取得装置であって、
被写体の側から順に、
対物レンズと、
複数の開口が二次元状に並んだ開口アレイと、
複数の光学素子が二次元状に並んだ光学素子アレイと、
撮像素子と、を備え、
前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子は、前記開口アレイを構成する個々の開口を通過する光が入射する位置に配置され、
前記開口アレイは、前記対物レンズによって被写体の光学像が生成される位置に配置されていることを特徴とする拡散特性取得装置。
A diffusion characteristic acquisition device that acquires brightness and color information of a plurality of rays emitted from one point of a subject in different directions as diffusion characteristics,
From the subject side,
An objective lens;
An aperture array in which a plurality of apertures are arranged two-dimensionally;
An optical element array in which a plurality of optical elements are arranged two-dimensionally;
An image sensor,
The individual optical elements constituting the optical element array are arranged at positions where light passing through the individual openings constituting the aperture array is incident,
The apparatus for obtaining diffusion characteristics according to claim 1, wherein the aperture array is arranged at a position where an optical image of a subject is generated by the objective lens.
前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子は凸レンズであり、
前記光学素子アレイと前記開口アレイとは所定の距離だけ離間して配置され、
前記撮像素子と前記光学素子アレイとは所定の距離だけ離間して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の拡散特性取得装置。
Each optical element constituting the optical element array is a convex lens,
The optical element array and the aperture array are spaced apart by a predetermined distance,
The diffusion characteristic acquisition apparatus according to claim 1, wherein the imaging element and the optical element array are spaced apart from each other by a predetermined distance.
前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子は屈折率分布レンズであり、前記屈折率分布レンズは、入射端面から出射端面までの長さが、前記入射端面に点光源が配置された場合に平行光が前記出射端面より出射するような長さに設定されており、
前記開口アレイは、前記光学素子アレイの入射端面に配置され、
前記撮像素子は、前記光学素子アレイの出射端面に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の拡散特性取得装置。
Each optical element constituting the optical element array is a refractive index distribution lens, and the refractive index distribution lens is parallel to the length from the incident end face to the outgoing end face when a point light source is arranged on the incident end face. The length is set so that light exits from the exit end face,
The aperture array is disposed on an incident end face of the optical element array;
The diffusion characteristic acquisition apparatus according to claim 1, wherein the imaging element is disposed on an emission end face of the optical element array.
前記開口アレイを構成する個々の開口の中心が、前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子の光軸上に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の拡散特性取得装置。   4. The center of each aperture constituting the aperture array is arranged on an optical axis of each optical element constituting the optical element array. 5. The diffusion characteristic acquisition apparatus described in 1. 前記開口アレイを構成する個々の開口の中心が、前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子の主点と、前記対物レンズの主点とを通る直線上に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の拡散特性取得装置。   The centers of the individual apertures constituting the aperture array are arranged on a straight line passing through the principal points of the individual optical elements constituting the optical element array and the principal points of the objective lens. The diffusion characteristic acquisition apparatus according to claim 1 or 2. 前記光学素子アレイと前記撮像素子との間に、複数のレンズから構成される集光用レンズアレイを備え、
前記レンズは、前記光学素子アレイを構成する光学素子よりも小さく、前記集光用レンズアレイは、前記光学素子アレイを構成する1個の光学素子に対して、複数の前記レンズを備えていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の拡散特性取得装置。
A condensing lens array comprising a plurality of lenses is provided between the optical element array and the imaging element,
The lens is smaller than the optical element constituting the optical element array, and the condensing lens array includes a plurality of lenses for one optical element constituting the optical element array. The diffusion characteristic acquisition apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein:
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の拡散特性取得装置で被写体の拡散特性として取得した明るさや色の情報に対応した透過率や色で画像を表示する表示素子を有して前記被写体の拡散特性を再現する拡散特性再現装置であって、
前記表示素子の表示面の側から順に、
複数の開口が二次元状に並んだ開口アレイと、
前記表示素子を通過した光の方向を制御する複数の光学素子が二次元状に並んだ拡散特性制御光学素子アレイと、
前記表示素子と、
前記表示素子の表示面の反対側から光を照射する光源部と、を備え、
前記開口アレイを構成する個々の開口は、前記光源部から出射され前記表示素子及び前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子を通過する光が入射する位置に配置され、かつ、前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子の焦平面上に配置されていることを特徴とする拡散特性再現装置。
7. A display element for displaying an image with transmittance and color corresponding to information on brightness and color acquired as diffusion characteristics of a subject by the diffusion characteristic acquisition device according to claim 1. A diffusion characteristic reproduction device that reproduces the diffusion characteristic of the subject,
In order from the display surface side of the display element,
An aperture array in which a plurality of apertures are arranged two-dimensionally;
A diffusion characteristic controlling optical element array in which a plurality of optical elements for controlling the direction of light passing through the display element are arranged in a two-dimensional manner;
The display element;
A light source unit that emits light from the opposite side of the display surface of the display element,
The individual apertures constituting the aperture array are arranged at positions where light emitted from the light source unit and passing through the individual optical elements constituting the display element and the diffusion characteristic control optical element array is incident, and A diffusion characteristic reproducing apparatus, wherein the diffusion characteristic control optical element array is arranged on a focal plane of individual optical elements.
前記光源部は、
前記表示素子の表示面の側から順に、
前記表示素子を通過した光の方向を制御する複数の光学素子が二次元状に並んだ光源方向制御光学素子アレイと、
複数の点光源が二次元状に並んだ点光源アレイと、を備え、
前記点光源アレイを構成する個々の前記点光源は、前記光源方向制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子の焦平面上にそれぞれ配置され、
前記点光源と、対応する前記光源方向制御光学素子アレイを構成する光学素子の主点と、対応する前記光学素子アレイを構成する光学素子の主点と、対応する前記開口アレイを構成する開口の中心とが一直線上に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の拡散特性再現装置。
The light source unit is
In order from the display surface side of the display element,
A light source direction control optical element array in which a plurality of optical elements that control the direction of light that has passed through the display element are two-dimensionally arranged;
A point light source array in which a plurality of point light sources are arranged two-dimensionally,
The individual point light sources constituting the point light source array are respectively disposed on the focal plane of the individual optical elements constituting the light source direction control optical element array,
The point light source, the principal point of the optical element constituting the corresponding light source direction control optical element array, the principal point of the optical element constituting the corresponding optical element array, and the opening constituting the corresponding aperture array The diffusion characteristic reproducing apparatus according to claim 7, wherein the center is arranged in a straight line.
前記光源部は、平面状の拡散光源で構成され、
前記光学素子アレイを構成する光学素子の主点と、対応する前記開口アレイを構成する開口の中心とが一直線上に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の拡散特性再現装置。
The light source unit is composed of a planar diffused light source,
8. The diffusion characteristic reproducing apparatus according to claim 7, wherein the principal points of the optical elements constituting the optical element array and the centers of the corresponding openings constituting the aperture array are arranged on a straight line.
前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子は、屈折率分布レンズであり、前記屈折率分布レンズは、入射端面から出射端面までの長さが、前記入射端面に点光源が配置された場合に平行光が前記出射端面より出射するような長さに設定されており、
前記開口アレイは、前記拡散特性制御光学素子アレイの出射端面に配置され、
前記表示素子は、前記拡散特性制御光学素子アレイの入射端面に配置されていることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の拡散特性再現装置。
Each optical element constituting the diffusion characteristic control optical element array is a refractive index distribution lens, and the refractive index distribution lens has a length from an incident end face to an output end face, and a point light source is disposed on the incident end face. Is set to such a length that parallel light is emitted from the emission end face in the case of
The aperture array is disposed on an emission end face of the diffusion characteristic control optical element array,
10. The diffusion characteristic reproducing apparatus according to claim 7, wherein the display element is disposed on an incident end face of the diffusion characteristic control optical element array. 11.
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